[发明专利]一种硫酸体系用复合多孔电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸体系用复合多孔电极及其制备方法，特别涉及金属电积或电镀用复合多孔阳极及有机电合成用复合多孔电极的制备方法。属于电化学技术领域。

背景技术

硫酸是一种被广泛使用的电解液，但其强的腐蚀性能使得能用于该电解液体系的阳极很少。Pb或Pb基合金电极由于其在硫酸溶液中阳极极化时能生成一层耐蚀强的PbO₂保护膜而成为含硫酸电解液体系中最常用的一种电极材料，特别是作为不溶性阳极用于金属电沉积或电镀和作为耐蚀性阴极或阳极用于有机电合成。

有机电合成的电流密度一般较小。多孔Pb或Pb基合金电极用于此过程时，由于其具有较大的比表面积，可以增加反应面积，提高总反应电流，从而提高产能。专利ZL200710034340.6表明，Pb或Pb基合金多孔节能阳极用于有色金属电沉积时，可以降低阳极真实电流密度，减小电化学极化，降低析氧过电位，节约能耗，提高电流效率。当用于Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Cr等的电积时，阳极析氧过电位可降低50～180mV，电流效率提高1～10％。此外还可以减小阳极的蠕变和变形，使表面形成的氧化膜更为致密，降低阳极腐蚀速率，提高电积产品的质量。因此受到了越来越广泛的关注。

但多孔电极的力学性能和导电性能较差，影响了其工业化应用，需要对其性能进行强化。专利200810031807.6采用三明治结构、框架式结构和板栅式结构来提升多孔电极的力学性能和导电性能。这些结构电极的特点是在多孔电极内直接复合一材质为Pb、Al、Ti及其合金的增强金属基板，使电极的不同构件分别发挥不同的功能，其中增强金属基板承受载荷和传导电流，多孔层则继续发挥多孔材料的电化学性能。多孔层与增强金属基板直接复合，强腐蚀性的硫酸电解液会透过多孔层与增强金属基板接触而腐蚀基板。因此，在要求增强金属基板必须具有优秀的机械强度和导电性能的同时，也需要其具良好的耐腐蚀能力。但是，专利200810031807.6中所列增强金属基板在硫酸溶液中的耐腐蚀能力有限，大大缩短复合多孔电极的寿命，或者会在表面形成高阻抗的钝化膜，使槽电压急剧升高，影响电能效率。再者，当增强金属基板的材质为非Pb及Pb合金时，基板与多孔层的直接复合比较困难，需要复杂的铸造装置和铸造工艺。因此，需要对这种复合多孔电极及其制造方法进行改进，以延长其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、结构合理、所制备的复合多孔电极复合层之间结合牢固、强度高、耐腐蚀性强、寿命长的硫酸体系用复合多孔电极及其制备方法。

本发明一种硫酸体系用复合多孔电极，包括三部分，由内到外依次为金属基板、Pb或Pb基合金(Pb-Me’)过渡层、Pb或Pb基合金(Pb-Me”)多孔层。

本发明一种硫酸体系用复合多孔电极中，所述金属基板选自金属Pb或Pb基合金(Pb-Me)、金属Al或Al基合金(Al-Me)、金属Ti或Ti基合金(Ti-Me)、金属Fe或Fe基合金(Fe-Me)、金属Cu或Cu基合金(Cu-Me)中的一种；其中合金元素Me选自Ag、Ca、Ba、Ce、Nd、Cr、Sn、Ni、Ti、Al、Zn、Fe、Si、Mg中的至少一种；合金组元Me的质量百分含量为0～50％；所述增强金属基板的结构为平板式、辐射式、筛孔式或板栅式中的一种；所述增强金属基板的厚度为0.5mm～8mm。

本发明一种硫酸体系用复合多孔电极中，所述过渡层Pb或Pb基合金(Pb-Me’)中，合金元素Me’选自Co、Ag、Nd、Al、Ce、Sn中的至少一种，合金元素含量为0wt.％～30wt.％，所述过渡层的厚度为0.05～1mm。

本发明一种硫酸体系用复合多孔电极中，所述多孔层Pb或Pb基合金(Pb-Me”)中，合金元素Me”为Ag、Ca、Sn、Sr、Sb、Ti、Al、Zn、Ce、Ba、Tl、Si、Mn、Co、Fe、Bi中的至少一种，合金元素含量为0wt.％～49.9wt.％。

本发明一种硫酸体系用复合多孔电极的制备方法，包括下述步骤：

第一步：增强金属基板的制备